10 octobre 2024 -
Le jeudi 10 octobre 2024, Guillaume Pronost défendra sa thèse de doctorat dans l’amphithéâtre 1 de l’ENSGSI et par visioconférence. La thèse s’intitule:
Contributions du jumeau numérique pour une conception et une fabrication centrées sur le produit pour une approche DIT (Do-It-Together)
Cette thèse a été réalisée dans le cadre d’un contrat doctoral co-dirigée par Mauricio Camargo et Frédérique Mayer et co-encadrée par Laurent Dupont.
Ce travail de thèse porte sur l’utilisation du Jumeau Numérique comme une technologie pour une application en temps-réel du paradigme du « Système Contrôlé par le Produit » (SCP) à la conception et la fabrication collaborative d’un produit par impression 3D.
Cette thèse s’appuie sur les résultats du projet européen INEDIT, qui visait à explorer et promouvoir l’innovation collaborative dans le secteur de la fabrication, en s’appuyant sur l’approche DIT (Do-It-Together) inspirée notamment du social-manufacturing pour dépasser l’approche DIY (Do-It-Yourself). Ces approches permettent de stimuler l’innovation et la co-création dans les écosystèmes de fabrication, ici appliqués au secteur de l’ameublement. Le projet a montré que l’utilisation de technologies de prototypage comme l’impression 3D permet une vision tangible du produit tout au long du processus, soutenant une approche collaborative en permettant un contrôle continu et une validation des modèles métiers pendant la conception. D’autre part, les travaux de McFarlane sur le Système Contrôlé par le Produit (SCP) ont mis en évidence qu’une observation directe du produit pendant sa fabrication permettrait une validation de celle-ci par le produit définit en phase de conception. Cependant, une rupture de continuité se produit entre la phase de co-conception et la phase de fabrication, où la visualisation et l’interaction avec le produit sont limitées, compromettant le caractère collaboratif.
Dans le cadre de cette thèse, nous explorons l’utilisation d’un jumeau numérique comme un moyen d’observabilité en temps réel de la réalité physique d’un produit durant toute sa phase de fabrication, et nous implémentons un contrôle du système de production basé sur cette réalité physique et ses exigences de conception. L’originalité de ce travail est de faire du produit l’orchestrateur de cette ingénierie collaborative dont la représentation numérique en temps réel permet d’envisager de faire face à des situations de fabrication non perçues par la conception.
Pour valider ce principe, un cas d’expérimentation portant sur la fabrication additive d’un produit a été mis en place. Il permet de mettre en évidence l’intérêt d’une observabilité directe de l’état physique du produit, et en particulier son état thermique à travers la mesure de sa température, pour en modéliser la dynamique et permettre le contrôle de l’outil de production par des exigences d’usage du produit vis-à-vis de sa résistance.
Cependant, pour satisfaire cette exigence, il est nécessaire d’approfondir cette dynamique par une modélisation (par l’utilisation de modèles comportementaux ou de modèles structurels) du comportement thermique du produit concerné pour pouvoir observer et contrôler des phénomènes d’influence sur la résistance du produit. Une limitation de cette approche réside dans le besoin d’aller au-delà de l’observation de simples données brutes pour véritablement comprendre le comportement physique du produit en cours de fabrication. Pour remédier à cette limitation, un modèle physique du comportement thermique du produit a été proposé afin d’observer et de contrôler son état physique pendant la fabrication.
Cette thèse s’appuie sur les résultats du projet européen INEDIT, qui visait à explorer et promouvoir l’innovation collaborative dans le secteur de la fabrication, en s’appuyant sur l’approche DIT (Do-It-Together) inspirée notamment du social-manufacturing pour dépasser l’approche DIY (Do-It-Yourself). Ces approches permettent de stimuler l’innovation et la co-création dans les écosystèmes de fabrication, ici appliqués au secteur de l’ameublement. Le projet a montré que l’utilisation de technologies de prototypage comme l’impression 3D permet une vision tangible du produit tout au long du processus, soutenant une approche collaborative en permettant un contrôle continu et une validation des modèles métiers pendant la conception. D’autre part, les travaux de McFarlane sur le Système Contrôlé par le Produit (SCP) ont mis en évidence qu’une observation directe du produit pendant sa fabrication permettrait une validation de celle-ci par le produit définit en phase de conception. Cependant, une rupture de continuité se produit entre la phase de co-conception et la phase de fabrication, où la visualisation et l’interaction avec le produit sont limitées, compromettant le caractère collaboratif.
Dans le cadre de cette thèse, nous explorons l’utilisation d’un jumeau numérique comme un moyen d’observabilité en temps réel de la réalité physique d’un produit durant toute sa phase de fabrication, et nous implémentons un contrôle du système de production basé sur cette réalité physique et ses exigences de conception. L’originalité de ce travail est de faire du produit l’orchestrateur de cette ingénierie collaborative dont la représentation numérique en temps réel permet d’envisager de faire face à des situations de fabrication non perçues par la conception.
Pour valider ce principe, un cas d’expérimentation portant sur la fabrication additive d’un produit a été mis en place. Il permet de mettre en évidence l’intérêt d’une observabilité directe de l’état physique du produit, et en particulier son état thermique à travers la mesure de sa température, pour en modéliser la dynamique et permettre le contrôle de l’outil de production par des exigences d’usage du produit vis-à-vis de sa résistance.
Cependant, pour satisfaire cette exigence, il est nécessaire d’approfondir cette dynamique par une modélisation (par l’utilisation de modèles comportementaux ou de modèles structurels) du comportement thermique du produit concerné pour pouvoir observer et contrôler des phénomènes d’influence sur la résistance du produit. Une limitation de cette approche réside dans le besoin d’aller au-delà de l’observation de simples données brutes pour véritablement comprendre le comportement physique du produit en cours de fabrication. Pour remédier à cette limitation, un modèle physique du comportement thermique du produit a été proposé afin d’observer et de contrôler son état physique pendant la fabrication.